JP6815554B1 - ロードロック装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポンプからの基板の上方の空間へのパーティクルの舞い上がりを低減するために有利な技術を提供する。【解決手段】ロードロック装置１００は、減圧処理装置１０と接続されるトランスファー室２０と接続する第１搬送口１１１及びローダー室３０と接続する第２搬送口１１２とを有するロードロック室１１０と、ロードロック室の中で基板Ｓを保持する基板ホルダ１２０と、基板ホルダを昇降させるようにロードロック室の下方に配置され、連結部材を介して基板ホルダに連結された駆動機構１３０と、ロードロック室の下部から側方に延長された延長室１４０と、延長室の下方に配置され延長室を介してロードロック室のガスを排出するポンプ１５０と、を備える。延長室は、基板ホルダの鉛直下方からずれた位置に開口を有する底面を有し、開口１４２にはポンプが接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ロードロック装置に関する。
特許文献１には、真空容器と、真空容器の中で昇降する基板テーブルと、真空容器の底面のうち基板テーブルの下方に配置された開口を通して真空容器に接続された高真空ポンプとを有するロードロック装置が開示されている。
真空容器の底面のうち基板テーブルの下方に配置された開口を通して真空容器に接続されたポンプが配置された構成では、ポンプで発生したパーティクル、あるいは、ポンプによって吸引されポンプで跳ね返されたパーティクルが舞い上がり、基板の上方側の空間に至り、基板に付着しうる。このようなパーティクルは、基板を使って製造される物品の製造不良を引き起こしうる。基板の上方の空間へのパーティクルの舞い上がりを抑えるために基板テーブルの側面と真空容器の内面との間隙を小さくすると、ポンプによる排気効率が低下しうる。
特開平１１−２１７６７０号公報
本発明は、ポンプからの基板の上方の空間へのパーティクルの舞い上がりを低減するために有利な技術を提供する。
本発明の１つの側面は、ロードロック装置に係り、前記ロードロック装置は、減圧処理装置と接続されるトランスファー室と接続する第１搬送口、および、ローダー室と接続する第２搬送口とを有するロードロック室と、前記ロードロック室の中で基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダを昇降させるように前記ロードロック室の下方に配置され、連結部材を介して前記基板ホルダに連結された駆動機構と、前記ロードロック室の下部から側方に延長された延長室と、前記延長室の下方に配置され前記延長室を介して前記ロードロック室のガスを排出するポンプと、を備え、前記延長室は、前記基板ホルダの鉛直下方からずれた位置に開口を有する底面を有し、前記開口に前記ポンプが接続される。
本発明の一実施形態のロードロック装置を含む処理装置の構成を模式的に示す図。 本発明の一実施形態のロードロック装置を含む処理装置の動作を例示する図。 本発明の一実施形態のロードロック装置を含む処理装置の動作を例示する図。 本発明の一実施形態のロードロック装置を含む処理装置の動作を例示する図。 本発明の一実施形態のロードロック装置を含む処理装置の動作を例示する図。 ロードロック室、延長室およびガス分散部の配置を示す平面図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図１には、本発明の一実施形態のロードロック装置１００を含む処理装置の構成が模式的に示されている。ロードロック装置１００は、ローダー室３０とトランスファー室２０との間に配置されたロードロック室１１０を有しうる。ローダー室３０は、大気環境に維持されうる。ローダー室３０では、例えば、キャリアから基板Ｓが提供されうる。あるいは、ローダー室３０には、前処理装置から基板Ｓが提供されうる。ローダー室３０は、その天井にフィルタ３２を備えることができ、フィルタ３２を通してローダー室３０の内部空間にダウンフローが供給されうる。ローダー室３０には、搬送ロボット３４が配置され、基板Ｓは、搬送ロボット３４によって搬送されうる。搬送ロボット３４は、バルブ５０を通して基板Ｓをローダー室３０からロードロック室１１０に搬送しうる。基板Ｓが搬送されてきたロードロック室１１０は、十分に減圧される。その後、トランスファー室２０に配置された搬送ロボット２２は、バルブ４０を通して基板Ｓをロードロック室１１０からトランスファー室２０に搬送しうる。その後、搬送ロボット２２は、バルブ６０を通してトランスファー室２０から減圧処理装置１０に基板Ｓを搬送しうる。減圧処理装置１０は、例えば、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置、エッチング装置、プラズマ処理装置および電子線描画装置のいずれかでありうる。
ロードロック室１１０は、減圧処理装置１０と接続されるトランスファー室２０と接続される第１搬送口１１１と、ローダー室３０と接続される第２搬送口１１２とを有しうる。一例において、第１搬送口１１１の高さ（例えば、第１搬送口１１１の下端の高さ）は、第２搬送口１１２の高さ（例えば、第２搬送口１１２の下端の高さ）より低い。第１搬送口１１１は、バルブ４０を通してトランスファー室２０の内部空間と連通可能に配置されうる。第２搬送口１１２は、バルブ５０を通してローダー室３０の内部空間と連通可能に配置されうる。
ロードロック装置１００は、ロードロック室１１０の中で基板Ｓを保持する基板ホルダ１２０を備えうる。基板ホルダ１２０は、例えば、基板Ｓと接触して基板Ｓを保持する複数の接触部１２４を含みうる。ロードロック装置１００は、駆動機構１３０を備えうる。駆動機構１３０は、基板ホルダ１２０を昇降させるようにロードロック室１１０の下方に配置されうる。駆動機構１３０は、連結部材１２２を介して基板ホルダ１２０に連結されうる。
ロードロック室１１０は、ロードロック室１１０の下部から側方に延長された延長室１４０と、延長室１４０の下方に配置され延長室１４０を介してロードロック室１１０のガスを排出するポンプ１５０とを備えうる。延長室１４０は、基板ホルダ１２０の鉛直下方からずれた位置に開口１４２を有する底面１４４を有しうる。ポンプ１５０は、開口１４２に接続されうる。図示されていないが、ポンプ１５０と開口１４２との間にはバルブが配置されうる。
ポンプ１５０は、例えば、ロータリーポンプと、該ロータリーポンプと開口１４２との間に配置されたターボ分子ポンプとを含みうる。ターボ分子ポンプのタービンは、動作時に高速で回転する。ターボ分子ポンプによって吸引されたパーティクルがタービンに衝突すると、タービンから弾き飛ばされうる。また、ポンプ１５０がターボ分子ポンプであるかどうかに拘わらず、ポンプ１５０は、それ自体がパーティクルを発生しうる。したがって、ロードロック室１１０の下部から側方に延長された延長室１４０の底面１４４に設けられた開口１４２にポンプ１５０を接続することが好ましい。これによって、ポンプ１５０からのパーティクルが基板ホルダ１２０の側面とロードロック室の内側面との間隙Ｇを通して基板Ｓの上方の空間に至り、基板Ｓに付着することを低減することができる。
ロードロック装置１００は、ロードロック室１１０にガス（例えば、クリーンドライエアまたは窒素ガス）を導入するガス導入部１６０を備えうる。ガス導入部１６０は、例えば、第１搬送口１１１を通して基板Ｓがトランスファー室２０に搬送される状態における基板ホルダ１２０とトランスファー室２０との間の経路の上方に配置されうる。一例において、ガス導入部１６０は、第１搬送口１１１の上方に配置されうる。ガス導入部１６０は、ロードロック室１１０の内部空間にガスを分散させるガス分散部１６２を含みうる。ガス分散部１６２の少なくとも一部は、ロードロック室１１０の内部に配置されうる。ガス分散部１６２は、第２搬送口１１２に対向する位置に配置されうる。ガス導入部１６０は、ガスの導入を調整する流量調整バルブ１６４を含みうる。
ロードロック室１１０の第２搬送口１１２とローダー室３０との間に配置されたバルブ５０には、ガス排出ライン５２が接続されうる。ガス排出ライン５２を通して第２搬送口１１２の付近の空間のガスがロードロック室１１０の外部空間に排出されうる。ガス排出ライン５２には、不図示のポンプが接続されうる。
第２搬送口１１２の少なくとも一部は、延長室１４０の上（鉛直上方）に配置されうる。あるいは、延長室１４０の少なくとも一部は、第２搬送口１１２とポンプ１５０との間に配置されうる。このような構成は、ロードロック装置１００のフットプリントの縮小に有利である。
ローダー室３０の少なくとも一部は、延長室１４０の上（鉛直上方）に配置されうる。あるいは、延長室１４０の少なくとも一部は、ローダー室３０とポンプ１５０との間に配置されうる。このような構成も、ロードロック装置１００のフットプリントの縮小に有利である。
図１〜図５に例示されるように、基板ホルダ１２０は、ロードロック室１１０の内部空間における複数の位置に配置されうる。該複数の位置は、図１に例示されるように、基板ホルダ１２０によって保持された基板Ｓの側面の一部がガス分散部１６２に対向する位置を含みうる。ここで、基板ホルダ１２０によって保持された基板Ｓの側面（外周面）の該一部は、基板Ｓの表面に平行な方向に関して、ガス分散部１６２に対向しうる。
図６は、ロードロック室１１０、延長室１４０およびガス分散部１６２の配置を示す平面図である。この平面図は、ロードロック装置１００が配置された床に対する正射影としても理解されうる。基板ホルダ１２０は、該平面図あるいは該正射影において、ガス分散部１６２と延長室１４０との間に位置しうる。あるいは、開口１４２は、該平面図あるいは該正射影において、ガス分散部１６２と延長室１４０との間に位置しうる。
基板ホルダ１２０によって保持される基板Ｓは、矩形形状を有しうる。あるいは、基板ホルダ１２０によって保持される基板Ｓは、基準方位を示す切り欠き部を有する円形形状を有しうる。ただし、基板ホルダ１２０によって保持される基板Ｓは、他の形状を有してもよい。
基板ホルダ１２０の側面とロードロック室１１０の内側面との間隙Ｇの面積は、第２搬送口１１２の断面積より小さいことが好ましい。間隙Ｇの面積は、第２搬送口１１２の断面積の１／２、１／３または１／４より小さいことが更に好ましい。このような構成は、ローダー室３０から第２搬送口１１２を通してロードロック室１１０の内部空間に基板Ｓが搬送される際に、ガス分散部１６２からロードロック室１１０の内部空間に導入されたガスが第２搬送口１１２およびガス排出ライン５２を通して排出される量を、基板Ｓの上方の空間から間隙Ｇを通して基板ホルダ１２０の下方の空間に排出される量より大きくするために有利である。これは、ローダー室３０から第２搬送口１１２を通してロードロック室１１０の内部空間にパーティクルが侵入することを抑制するために効果的である。
基板ホルダ１２０の側面とロードロック室１１０の内側面との間隙Ｇの面積は、延長室１４０の底面１４４に設けられた開口１４２の断面積より小さいことが好ましい。このような構成は、ポンプ１５０からのパーティクルが間隙Ｇを通して基板Ｓの上方の空間に至り、基板Ｓに付着することを低減するために有利である。間隙Ｇの面積は、ロードロック室１１０と延長室１４０との間の接続部分１４６の断面積（鉛直面における断面積）より小さいことが好ましい。このような構成も、ポンプ１５０からのパーティクルが間隙Ｇを通して基板Ｓの上方の空間に至り、基板Ｓに付着することを低減するために有利である。
基板ホルダ１２０の高さ方向の寸法Ｈｈは、基板ホルダ１２０の側面とロードロック室１１０の内側面との間隙Ｇの寸法Ｌｇ（基板ホルダ１２０の側面とロードロック室１１０の内側面との距離）より大きいことが好ましい。このような構成は、ポンプ１５０からのパーティクルが間隙Ｇを通過することを抑制するために有利である。基板ホルダ１２０の高さ方向の寸法Ｈｈは、間隙Ｇの最大寸法の３倍以上かつ１１５倍以下であることが好ましい。このような構成は、ポンプ１５０からのパーティクルが間隙Ｇを通過することを抑制しつつロードロック室１１０の大型化を抑制するために有利である。
延長室１４０の高さ方向の寸法Ｈｅは、基板ホルダ１２０の高さ方向Ｈｈの寸法より大きいことが好ましい。このような構成は、ポンプ１５０によるガス排出の効率を高めるために有利である。第１搬送口１１１を通してロードロック室１１０とトランスファー室２０との間で基板Ｓが移動する状態において、基板ホルダ１２０の下端の高さは、延長室１４０の天井面１４５の高さより高いことが好ましい。このような構成は、当該状態におけるポンプ１５０によるガス排出の効率を高めるために有利である。
図２、図３、図４および図５には、図１に示された処理装置の動作が例示的に示されている。まず、ガス導入部１６０からロードロック室１１０の内部空間にガスが導入（供給）されつつポンプ１５０によって該内部空間のガスがロードロック室１１０の外部空間に排出されうる。この際に、該内部空間の圧力が上昇するように、ガス導入部１６０から該内部空間へのガスの導入量がポンプ１５０によるガスの排出量より多くされうる。該内部空間の圧力が大気圧以上になったら、図２に示されるように、バルブ５０が開かれるとともにガス排出ライン５２によるガスの排出が開始されうる。その後、搬送ロボット３４によって、ローダー室３０からロードロック室１１０の内部空間の基板ホルダ１２０に基板Ｓが搬送されうる。
その後、図３に示されるように、バルブ５０が閉じられ、基板ホルダ１２０が駆動機構１３０によって上方に駆動されうる。また、ガス導入部１６０からロードロック室１１０の内部空間にガスが導入された状態で、ポンプ１５０による該内部空間からのガスの排出量が高められ、該内部空間が減圧される。その後、ガス導入部１６０による該内部空間へのガスの導入が停止され、ポンプ１５０による該内部空間からのガスの排出量が更に高められうる。
ロードロック室１１０の内部空間の圧力が十分に減圧されたら、図４に示されるように、基板Ｓをトランスファー室２０に搬送するために高さまで、基板ホルダ１２０が駆動機構１３０によって下方に駆動されうる。その後、図５に示されるように、バルブ４０が開かれて、搬送ロボット２２によって、基板Ｓがロードロック室１１０の内部空間からトランスファー室２０に搬送され、更に減圧処理装置１０に搬送されうる。その後、バルブ４０が閉じられるとともに、減圧処理装置１０において基板Ｓが処理される。
その後、バルブ４０が開かれて、図５に示されるように、減圧処理装置１０の基板Ｓが搬送ロボット２２によってロードロック室１１０の内部空間に搬送されうる。その後、バルブ４０が閉じられうる。
その後、ガス導入部１６０からロードロック室１１０の内部空間にガスが導入されつつポンプ１５０によって該内部空間のガスがロードロック室１１０の外部空間に排出されうる。この際に、該内部空間の圧力が上昇するように、ガス導入部１６０から該内部空間へのガスの導入量がポンプ１５０によるガスの排出量より多くされうる。該内部空間の圧力が大気圧以上になったら、図２に示されるように、バルブ５０が開かれるとともにガス排出ライン５２によるガスの排出が開始されうる。その後、搬送ロボット３４によって、ロードロック室１１０の内部空間の基板ホルダ１２０からローダー室３０に基板Ｓが搬送されうる。その後、バルブ５０が閉じられ、ガス排出ライン５２によるガスの排出が停止されうる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１００：ロードロック装置、１１０：ロードロック室、１１１：第１搬送口、１１２：第２搬送口、１２０：基板ホルダ、１３０：駆動機構、１４０：延長室、１４２：開口、１４４：底面、１５０：ポンプ、１６０：ガス導入部、１６２：ガス分散部

Claims (11)

  1. 減圧処理装置と接続されるトランスファー室と接続される第１搬送口、および、ローダー室と接続される第２搬送口とを有するロードロック室と、
    前記ロードロック室の中で基板を保持する基板ホルダと、
    前記基板ホルダを昇降させるように前記ロードロック室の下方に配置され、連結部材を介して前記基板ホルダに連結された駆動機構と、
    前記ロードロック室の下部から側方に延長された延長室と、
    前記延長室の下方に配置され前記延長室を介して前記ロードロック室のガスを排出するポンプと、
    前記第１搬送口を通して前記基板が前記トランスファー室に搬送される状態における前記基板ホルダと前記トランスファー室との間の経路の上方に配置されたガス導入部と、を備え、
    前記延長室は、前記基板ホルダの鉛直下方からずれた位置に開口を有する底面を有し、前記開口に前記ポンプが接続され、
    前記基板ホルダの側面と前記ロードロック室の内側面との間隙の面積が前記第２搬送口の断面積より小さい、
    ことを特徴とするロードロック装置。
  2. 減圧処理装置と接続されるトランスファー室と接続される第１搬送口、および、ローダー室と接続される第２搬送口とを有するロードロック室と、
    前記ロードロック室の中で基板を保持する基板ホルダと、
    前記基板ホルダを昇降させるように前記ロードロック室の下方に配置され、連結部材を介して前記基板ホルダに連結された駆動機構と、
    前記ロードロック室の下部から側方に延長された延長室と、
    前記延長室の下方に配置され前記延長室を介して前記ロードロック室のガスを排出するポンプと、
    前記第１搬送口を通して前記基板が前記トランスファー室に搬送される状態における前記基板ホルダと前記トランスファー室との間の経路の上方に配置されたガス導入部と、を備え、
    前記延長室は、前記基板ホルダの鉛直下方からずれた位置に開口を有する底面を有し、前記開口に前記ポンプが接続され、
    前記基板ホルダの側面と前記ロードロック室の内側面との間隙の面積が前記第２搬送口の断面積の１／２より小さい、
    ことを特徴とするロードロック装置。
  3. 減圧処理装置と接続されるトランスファー室と接続される第１搬送口、および、ローダー室と接続される第２搬送口とを有するロードロック室と、
    前記ロードロック室の中で基板を保持する基板ホルダと、
    前記基板ホルダを昇降させるように前記ロードロック室の下方に配置され、連結部材を介して前記基板ホルダに連結された駆動機構と、
    前記ロードロック室の下部から側方に延長された延長室と、
    前記延長室の下方に配置され前記延長室を介して前記ロードロック室のガスを排出するポンプと、を備え、
    前記延長室は、前記基板ホルダの鉛直下方からずれた位置に開口を有する底面を有し、前記開口に前記ポンプが接続され、
    前記基板ホルダの側面と前記ロードロック室の内側面との間隙の面積は、前記開口の断面積より小さい、
    ことを特徴とするロードロック装置。
  4. 減圧処理装置と接続されるトランスファー室と接続される第１搬送口、および、ローダー室と接続される第２搬送口とを有するロードロック室と、
    前記ロードロック室の中で基板を保持する基板ホルダと、
    前記基板ホルダを昇降させるように前記ロードロック室の下方に配置され、連結部材を介して前記基板ホルダに連結された駆動機構と、
    前記ロードロック室の下部から側方に延長された延長室と、
    前記延長室の下方に配置され前記延長室を介して前記ロードロック室のガスを排出するポンプと、を備え、
    前記延長室は、前記基板ホルダの鉛直下方からずれた位置に開口を有する底面を有し、前記開口に前記ポンプが接続され、
    前記基板ホルダの側面と前記ロードロック室の内側面との間隙の面積は、前記ロードロック室と前記延長室との間の接続部分の断面積より小さい、
    ことを特徴とするロードロック装置。
  5. 前記第１搬送口を通して前記基板が前記トランスファー室に搬送される状態における前記基板ホルダと前記トランスファー室との間の経路の上方に配置されたガス導入部を更に備える、
    ことを特徴とする請求項３又は４に記載のロードロック装置。
  6. 前記第１搬送口の高さは、前記第２搬送口の高さより低い、
    ことを特徴とする請求項５に記載のロードロック装置。
  7. 前記ガス導入部は、ガスを分散させるガス分散部を含み、
    前記ガス分散部は、前記第２搬送口に対向する位置に配置されている、
    ことを特徴とする請求項１、２、５及び６のいずれか１項に記載のロードロック装置。
  8. 前記基板ホルダの高さ方向の寸法は、前記基板ホルダの側面と前記ロードロック室の内側面との間隙の寸法より大きい、
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロードロック装置。
  9. 前記基板ホルダの高さ方向の寸法は、前記基板ホルダの側面と前記ロードロック室の内側面との間隙の最大寸法の３倍以上かつ１１５倍以下である、
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロードロック装置。
  10. 前記延長室の高さ方向の寸法は、前記基板ホルダの高さ方向の寸法より大きい、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のロードロック装置。
  11. 前記第１搬送口を通して前記ロードロック室と前記トランスファー室との間で基板が移動する状態において、前記基板ホルダの下端の高さが前記延長室の天井面の高さより高い、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のロードロック装置。
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